THE EMERGENCE AND DEVELOPMENT OF A CRACK IN THE CONCRETE OF THE ABUTMENT OF THE LOWER HEAD OF LOCK № 2 OF THE VOLGA-BALTIC WATERWAY

An analysis of the concrete structures state of the lower head of lock № 2 of the Belousovsky hydroelectric complex of the Volga-Baltic waterway is presented. In 1985, a crack was discovered in the concrete of the left abutment of the lock lower head. Observations for the dynamics of its development have showed that the crack size increases with time. To explain the causes of the crack occurrence and development, an analysis of concrete quality of the lower head structures is made according to the data of previous studies. Taking into account the technology of concreting during the construction process, as well as studies carried out during operation, the low quality of concrete and its heterogeneous structure have been stated. The analysis of the soils structure at the base of the lower head is carried out; the filtration regime of groundwater movement is considered. It is noted that the base soils are represented by fine-grained sands with an interlayer of loams. The presence of several aquifers in the basement soils, as well as the formation of the pressure front of the hydroelectric complex, led to significant gradients of the filtration flow. This contributed to the development of suffusion processes in the soils of the lower head base, which led to the formation of a decompacted layer in the roof of the rocks of the lower head base. The data of modern surveys of soil characteristics confirm that suffusion processes continue at the present time. This led to the occurrence of multidirectional settlement of the right and left abutments of the lower head, which, in turn, led to the development of the crack in the concrete mass. The measures taken to eliminate or stabilize the development of the crack, namely, pumping a cement-sand mixture into the soil, grouting the abutment concrete, anchoring the structure, injecting the concrete mass with a two-component synthetic resin, have not stopped the crack opening, because the main reasons such as the poor quality of concrete and the weak bearing capacity of the underlying soils of the base had not been eliminated.

shipping lock, concrete strength, filtration flows, suffusion in the ground, grading

1. Давыденко А. А. Единая глубоководная система России и проблемы повышения эффективности ее использования / А. А. Давыденко // Транспорт Российской Федерации. - 2011. - № 2 (33). - С. 52-53.

2. Шурухин Л. А. Единая глубоководная система России должна стать действительно единой / Л. А. Шурухин // Гидротехника. - 2020. - № 3 (60). - С. 28-29.

3. Добшиц Л. М. Особенности испытаний бетона в зимнее время / Л. М. Добшиц, А. В. Белов // Инновации и инвестиции. - 2019. - № 2. - С. 195-198.

4. Коноплёв С. Н. О проектном возрасте бетона / С. Н. Коноплёв // Технологии бетонов. - 2013. - № 5 (82). - С. 38-39.

5. Дмитриев А. Л. Нормируемые показатели прочности бетона: необходимость назначения проектного возраста / А. Л. Дмитриев, В. Д. Староверов // Технологии бетонов. - 2021. - № 4 (177). - С. 57-61.

6. Тошин Д. С. Влияние условий длительного твердения на прочность тяжелого бетона / Д. С. Тошин, Е. А. Ровенская // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. - 2020. - № 2 (45). - С. 71-75. DOI: 10.25628/UNIIP.2020.45.2.012.

7. История Волго-Балта / Под ред. В. К. Николаева. - СПб.: Лики России, 2014. - 232 с.

8. Коблев И. И. Волго-Донской судоходный канал / И. И. Коблев, В. А. Кривошей, О. Ю. Шахмарданов, В. Я. Шестаков. - 2-е изд., испр. - Волгоград: Издатель, 2012. - 376 с.

9. Добровольский Г. В. Аллювиальные почвы речных пойм и дельт и их зональные отличия / Г. В. Добровольский, П. Н. Балабко, Н. В. Стасюк, Е. П. Быкова // Аридные экосистемы. - 2011. - Т. 17. - № 3 (48). - С. 5-13.

10. Технический паспорт шлюза № 2 Белоусовского гидроузла. - СПб.: ФБУ «Администрация «Волго-Балт». - 173 с.

11. Лунев Е. А. Трещина в устое нижней головы шлюза № 2 Белоусовского гидроузла - предложения по ремонту / Е. А. Лунев, К. П. Моргунов, Г. Г. Рябов // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б. Е. Веденеева. - 2018. - Т. 288. - С. 27-36.

12. Лунев Е. А. Расчет напряженно-деформированного состояния трещины в устое нижней головы шлюза № 2 Белоусовского гидроузла / Е. А. Лунев, К. П. Моргунов, Г. Г. Рябов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10. - № 3. - С. 533- 546. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-3-533-546.

13. Болтинцев В. Б. О некоторых возможностях метода электромагнитного импульсного сверхширокополосного зондирования при инженерно-геологических изысканиях в тоннелях / В. Б. Болтинцев, В. Н. Ильяхин, А. А. Черемисин, К. П. Безродный // Журнал радиоэлектроники. - 2019. - № 12. - С. 5. DOI: 10.30898/1684-1719.2021.12.13.

14. Романенко И. И. Факторы, влияющие на капиллярное водонасыщение бетонных образцов / И. И. Романенко, Э. М. Пинт, И. Н. Петровнина, К. А. Еличев, М. И. Романенко // Фундаментальные исследования. - 2016. - № 10-2. - С. 343-348.

15. Singla A. Modelling of capillary water absorption in sound and cracked concrete using a dual-lattice approach: Computational aspects / A. Singla, B. Šavija, L. J. Sluys, C. R. Rodríguez // Construction and Building Materials. - 2022. - Vol. 320. - Pp. 125826. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.125826.

16. Kim J. Effects of water saturation and distribution on small-strain stiffness /j. Kim, J. Won, J. Park // Journal of Applied Geophysics. - 2021. - Vol. 186. - Pp. 104278. DOI: 10.1016/j.jappgeo.2021.104278.

17. Колосов М. А. Консолидация грунтов в основании шлюза - важнейший критерий оценки надежности гидротехнического сооружения / М. А. Колосов, К. П. Моргунов // Речной транспорт (XXI век). - 2019. - № 1 (89). - C. 44-47.

18. Минаев О. П. Важнейший показатель при оценке надежности судоходных шлюзов в правильном анализе результатов и причин длительной консолидации грунтов в основании / О. П. Минаев, М. А. Колосов, К. П. Моргунов / Водные пути и русловые процессы. Гидротехнические сооружения водных путей: сб. науч. тр. IV Междунар. науч.-практ. конф. / Под ред. Г. Л. Гладкова, К. П. Моргунова. - СПб.: ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова, 2019. - С. 321-330.

19. Моргунов К. П. Влияние свойств грунтов в основании судоходных шлюзов на их эксплуатационные характеристики / К. П. Моргунов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2021. - Т. 13. - № 5. - С. 670-684. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-5-670-684.

20. Chen C. Soil deformations induced by particle removal under complex stress states / C. Chen, L. M. Zhang, L. Pei, Z. Y. Wu // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. - 2020. - Vol. 146. - Is. 9. - Pp. 04020085. DOI: 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0002342.

21. Maroof M. A. Effects of grain morphology on suffusion susceptibility of cohesionless soils / M. A. Maroof, A. Mahboubi, A. Noorzad // Granular Matter. - 2021. - Vol. 23. - Is. 1. - Pp. 1-20. DOI: 10.1007/s10035-020-01075-1.

22. Иванов П. Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений / П. Л. Иванов. - М.: Высшая школа, 1991. - 447 с.

23. Крамаренко В. В. Грунтоведение / В. В. Крамаренко. - М.: Издательство Юрайт, 2020. - 430 с.

24. Kolosov M. A. The phenomena of soil liquefience in the bases of hydraulic structures / M. A. Kolosov, P. Morgunov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - IOP Publishing, 2021. - Vol. 868. - Is. 1. - Pp. 012081. DOI: 10.1088/1755-1315/868/1/012081.

25. Igosheva L. A. Review of the basic methods of the ground improvement / L. A. Igosheva, A. S. Grishina // Construction and Geotechnics. - 2016. - Vol. 7. - Is. 2. - Pp. 5-21. DOI: 10.15593/2224-9826/2016.2.01.

26. Болотских Н. С. Новые средства вакуумного уплотнения обводненных и слабоустойчивых грунтов с плохими фильтрационными свойствами / Н. С. Болотских // Закрепление и уплотнение грунтов в строительстве: сб. - Киев: Будивельник, 1994. - С. 254-257.

27. Галицкий В. Г. Глубинное уплотнение просадочных грунтов грунтовыми сваями / В. Г. Галицкий [и др.] // Закрепление и уплотнение грунтов в строительстве: сб. - Киев: Будивельник, 1994. - С. 276-279.

28. Шакиров И. Ф. Исследование несущей способности буронабивной сваи в массиве грунта, укрепленного напорной инъекцией цементного раствора / И. Ф. Шакиров, И. И. Шайхутдинов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. - 2017. - № 3 (41). - С. 139-145.

29. Серегин Н. Г. Исследования повышения несущей способности грунтов оснований методом цементации / Н. Г. Серегин, В. И. Запруднов // Лесной вестник. Forestry bulletin. - 2020. - Т. 24. - № 5. - С. 104-108. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-5-104-108.